(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変位を観測したい地点に設置された１台以上の発信機からの電波を、設置箇所が変位しない場所に設置された複数台の受信機で受信し、前記複数台の受信機による受信信号の受信位相の組合せから受信位相差を算出し、前記受信位相差の変化から前記１台以上の発信機の変位を計測する変位計測部を備えた変位計測システムにおいて、
あらかじめ取得した受信信号に基づく基準データと、変位計測時に取得した受信信号に基づく観測データとの相関係数を算出し、算出した前記相関係数が所定の閾値よりも低い場合には、マルチパス環境の変化が発生したことを検出する環境変化検出部と、
前記環境変化検出部により前記マルチパス環境の変化が検出された場合には、前記変位計測時に取得した受信信号に対して、前記マルチパス環境が変化したことによる位相誤差を校正する校正処理部と
をさらに備え、
前記変位計測部は、前記環境変化検出部により前記マルチパス環境の変化が検出された場合には、前記校正処理部による校正後の受信信号の受信位相の組合せから受信位相差を算出することで、前記１台以上の発信機の変位を計測する
ことを特徴とする変位計測システム。
【請求項２】
請求項１に記載の変位計測システムにおいて、
前記環境変化検出部は、前記１台以上の発信機からの送信信号が未知であり送信信号情報を利用できない場合には、あらかじめ取得した受信信号を前記基準データとし、変位計測時に取得した受信信号を前記観測データとし、受信信号同士の相関係数を算出することで前記マルチパス環境の変化が発生したか否かを検出する
ことを特徴とする変位計測システム。
【請求項３】
請求項１に記載の変位計測システムにおいて、
前記環境変化検出部は、前記１台以上の発信機からの送信信号が既知であり送信信号情報を利用できる場合には、あらかじめ取得した受信信号および前記送信信号情報に基づいて算出したマルチパス環境の伝達関数を前記基準データとし、変位計測時に取得した受信信号および前記送信信号情報に基づいて算出したマルチパス環境の伝達関数を前記観測データとし、伝達関数同士の相関係数を算出することで前記マルチパス環境の変化が発生したか否かを検出する
ことを特徴とする変位計測システム。
【請求項４】
請求項２に記載の変位計測システムにおいて、
前記校正処理部は、前記環境変化検出部により前記マルチパス環境の変化が検出された場合には、前記マルチパス環境の変化を検出する直前の前記複数台の受信機による受信信号の受信位相の組合せから算出した受信位相差と、前記マルチパス環境の変化を検出した時点の前記複数台の受信機による受信信号の受信位相の組合せから算出した受信位相差との差分として位相補正データを算出し、前記環境変化検出部により前記マルチパス環境の変化が検出された状態が継続する間は、前記位相補正データを用いて変位計測時に取得した受信信号の位相誤差を校正する
ことを特徴とする変位計測システム。
【請求項５】
請求項３に記載の変位計測システムにおいて、
前記校正処理部は、前記環境変化検出部により前記マルチパス環境の変化が検出された場合には、前記基準データとしての伝達関数と、前記マルチパス環境の変化を検出した時点の前記観測データとしての伝達関数との差分に対して前記送信信号情報を乗算することで受信信号補正データを算出し、前記環境変化検出部により前記マルチパス環境の変化が検出された状態が継続する間は、変位計測時に取得した受信信号から前記受信信号補正データを減算することで前記変位計測時に取得した受信信号の位相誤差を校正する
ことを特徴とする変位計測システム。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の変位計測システムにおいて、
季節や時間帯により異なる種々の日射・温度条件下であらかじめ取得した受信信号を、前記日射・温度条件と関連付けて複数の基準データとして記憶するデータ記憶部と、
変位計測時における前記日射・温度条件に応じた基準データを、前記データ記憶部から抽出し、変位計測に用いる前記基準データを順次更新するリファレンスデータ抽出部と
をさらに備えることを特徴とする変位計測システム。
【請求項７】
請求項２に記載の変位計測システムにおいて、
発信機付近の変位が発生しない固定点に設置した１台以上の基準発信機が存在する場合には、前記１台以上の基準発信機のそれぞれから送信され前記複数台の受信機のそれぞれで受信した各観測信号を基準データとし、あらかじめ定めたリファレンス効果時間が経過した場合には、前記観測データと近い時刻に取得した新たな基準データを選定するように基準データの更新処理を行う基準データ選択部をさらに備え、
前記環境変化検出部は、前記基準データ選択部により逐次更新される基準データと、前記観測データとの相関係数を算出することで前記マルチパス環境の変化が発生したか否かを検出する
ことを特徴とする変位計測システム。
【請求項８】
請求項７に記載の変位計測システムにおいて、
前記基準発信機が存在しない場合には、
前記基準データ選択部は、前記１台以上の基準発信機のそれぞれから送信される信号の代わりに前記１台以上の発信機から送信される信号を用いて前記基準データの更新処理を行う
ことを特徴とする変位計測システム。
【請求項９】
請求項７または８に記載の変位計測システムにおいて、
前記基準データ選択部は、前記リファレンス効果時間が経過したことにより前記新たな基準データを選定する際に、観測データ取得時刻から一定時間内に取得した基準データのうち、更新前の現状の基準データに対する相関係数が最も大きくなる基準データを前記新たな基準データとして更新処理を行う
ことを特徴とする変位計測システム。
【請求項１０】
請求項７ないし９のいずれか１項に記載の変位計測システムにおいて、
前記環境変化検出部は、前記基準データ選択部により逐次更新される基準データに対して、時間的に数サンプル前後のデータに対する相関係数の値も加味して前記マルチパス環境の変化が発生したか否かを検出する
ことを特徴とする変位計測システム。
【請求項１１】
請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の変位計測システムにおいて、
前記基準データ選択部は、短期的な環境変化と長期的な環境変化の両方に対応できるように、時間長の異なる複数のリファレンス効果時間に対応する複数の基準データについて前記更新処理を行い、
前記環境変化検出部は、前記基準データ選択部により逐次更新される前記複数の基準データのそれぞれと、前記観測データとの相関係数を算出することで、前記短期的あるいは前記長期的なマルチパス環境の変化が発生したか否かを検出する
ことを特徴とする変位計測システム。
【請求項１２】
請求項７に記載の変位計測システムにおいて、
前記環境変化検出部は、Ｐ台の基準発信機とＭ台の受信機が存在する場合に、前記基準発信機と前記受信機との総組合せ数ＰＭに対して、一定数以上の組合せでマルチパス環境の変化が発生したと判断することで、環境変化が発生したものと断定する
ことを特徴とする変位計測システム。
【請求項１３】
請求項８に記載の変位計測システムにおいて、
前記環境変化検出部は、Ｎ台の発信機とＭ台の受信機が存在する場合に、前記発信機と前記受信機との総組合せ数ＮＭに対して、一定数以上の組合せでマルチパス環境の変化が発生したと判断することで、環境変化が発生したものと断定する
ことを特徴とする変位計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測環境が変化したことによる計測精度の劣化を抑制した変位計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
変位を計測したい地点に設置した発信機からの受信位相を利用して、発信機変位を観測する従来技術としては、次のようなものがある。この従来技術では、位置が既知である固定点に設置された受信機で受信した信号をそのまま用い、発信機位置が変位すれば、複数の受信機間での受信位相差も変化するという性質を利用して、発信機変位を計測している（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０２９６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１のような従来技術では、例えば、降雨等の影響で計測環境が変化したことにより受信信号に位相誤差が発生し、受信位相が変化すると、実際には、発信機が変位していない場合であっても、システムとして変位を観測してしまう課題があった。
【０００５】
従って、発信機が変位したことにより受信位相に変化が起こったのか（すなわち、本来、検出したい変位が発生したのか）、あるいは、計測環境が変化したことにより受信位相に変化が起こったのか（すなわち、本来、検出したくない誤検出要因により変位が発生したのか）をシステマッティックに判断（検出）する必要があった。
【０００６】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、計測環境が変化したこと（すなわち、マルチパス環境が変化したこと）に起因する変位の誤検出を抑制し、計測精度の向上を図った変位計測システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る変位計測システムは、変位を観測したい地点に設置された１台以上の発信機からの電波を、設置箇所が変位しない場所に設置された複数台の受信機で受信し、複数台の受信機による受信信号の受信位相の組合せから受信位相差を算出し、受信位相差の変化から１台以上の発信機の変位を計測する変位計測部を備えた変位計測システムにおいて、あらかじめ取得した受信信号に基づく基準データと、変位計測時に取得した受信信号に基づく観測データとの相関係数を算出し、算出した相関係数が所定の閾値よりも低い場合には、マルチパス環境の変化が発生したことを検出する環境変化検出部と、環境変化検出部により計測環境の変化が検出された場合には、変位計測時に取得した受信信号に対して、マルチパス環境が変化したことによる位相誤差を校正する校正処理部とをさらに備え、変位計測部は、環境変化検出部によりマルチパス環境の変化が検出された場合には、校正処理部による校正後の受信信号の受信位相の組合せから受信位相差を算出することで、１台以上の発信機の変位を計測するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る変位計測システムによれば、受信信号に基づく基準データと観測データとの相関関係に着目し、所定の閾値よりも低い相関関係である場合には、受信データの校正を行った後に変位計測を行うことにより、計測環境が変化したこと（すなわち、マルチパス環境が変化したこと）に起因する変位の誤検出を抑制し、計測精度の向上を図った変位計測システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１における変位計測システムの基本的な構成を例示する全体図である。
【図２】本発明の実施の形態１における変位計測システムの構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１における変位計測システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１における受信データとリファレンスデータとの位相差算出結果の時系列データを示した図である。
【図５】本発明の実施の形態１における変位計測部６０が発信機変位を計測するために用いる受信データに関する説明図である。
【図６】本発明の実施の形態２における変位計測システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３における変位計測システムの基本的な構成を例示する全体図である。
【図８】本発明の実施の形態３における変位計測システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態４における変位計測システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態５における変位計測システムの基本的な構成を例示する全体図である。
【図１１】本発明の実施の形態５における変位計測システムの構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態５における変位計測システムの処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
まず始めに、本発明の基本概念について説明する。
本発明は、以下の２つの仮定に基づき、変位計測の外乱要因となる環境変化検出を行うものである。
（仮定１）発信機に変位が生じた場合の発信機の変位は、数ミリ程度の大きさであり、発信機と受信機間の距離に比べると微小であることから、発信機変位のみでは、受信位相が変化したとしても、波形そのものは、ほぼ変化しない。
（仮定２）計測環境に変化が生じた場合、例えば、降雨により雨粒の付着等が起こった場合には、発信機と受信機間のマルチパスの状態が変化し、受信位相が変化するとともに、受信波形そのものが変化する。
【００１１】
本発明は、これらの２つの仮定に着目し、基準とする計測環境の受信信号あるいはその受信信号を得るための伝達関数（基準データ）と、実際に判定を行う受信信号あるいはその受信信号を得るための伝達関数（観測データ）との類似性から環境変化を検出する。換言すると、本発明は、受信信号に基づく基準データと観測データとの類似度を求めることで、類似性が小さい場合には、基準に対して波形そのものが変化した、すなわち、環境変化が起こったことを検出する。
【００１２】
また、計測環境の伝達関数の変化についても、同様の性質があると考えられるため、送信信号が既知の場合には、伝達関数を用いた環境変化の検出についても提案する。さらに、環境検出を検出した際には、検出結果に基づく校正後のデータを用いて変位計測を行うことで、変位計測精度の向上を図っている。そこで、本発明の変位計測システムの好適な実施の形態につき、図面を用いて以下に説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における変位計測システムの基本的な構成を例示する全体図である。図１に示した変位計測システムは、変位を観測したい地点に設置された１台の発信機１（１）と、設置箇所が変位しない場所に設置されたｍ個の受信機２（１）〜２（ｍ）で構成される。本実施の形態１では、発信機１（１）からの送信信号が未知である場合について説明する。
【００１４】
次に、本実施の形態１における変位計測システムの動作について説明する。本実施の形態１では、外乱要因として、例えば、降雨が発生したことによる位相ずれを補償する動作について、具体的に説明する。図２は、本発明の実施の形態１における変位計測システムの構成図である。本実施の形態１における変位計測システムは、受信データ取得部１０、データ記憶部２０、リファレンスデータ抽出部３０、環境変化検出部４０、校正処理部５０、および変位計測部６０を備えて構成されている。
【００１５】
また、図３は、本発明の実施の形態１における変位計測システムの処理の流れを示すフローチャートである。そこで、図１〜図３に基づいて、本実施の形態１における変位計測システムの一連処理について、詳細に説明する。
【００１６】
まず始めに、受信データ取得部１０は、システム運用開始前に、ｍ個の受信機２（１）〜２（ｍ）からの基準となるべき受信データ（受信信号）を、全ての発信機と受信機の組合せに対して（すなわち、本実施の形態１では、１個の発信機１（１）に対するｍ個の受信機２（１）〜２（ｍ）のそれぞれの組合せに対して）収集する。
【００１７】
より具体的には、受信データ取得部１０は、外乱要因がないシステム導入環境下での種々の受信データ（例えば、春夏秋冬、昼夜等により異なる日射・温度条件下での晴天時の種々の受信データ）を取得し、データ記憶部２０に記憶させ、基準データをあらかじめデータベース化しておく（ステップＳ３０１）。
【００１８】
次に、システム運用開始後、リファレンスデータ抽出部３０は、計測を行っている時期および時間帯に応じた基準となる受信データをデータ記憶部２０から読み出し、リファレンスデータとして登録しておく（ステップＳ３０２）。このときのリファレンスデータｒｒｅｆ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）は、送信信号をｓ、伝達関数をｈ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）とすると、下式（１）となる。
【００１９】
【数１】
0005687108.tif 000002
【００２０】
なお、ステップＳ３０２によるこのようなリファレンスデータの登録は、１日の内の日射の影響による位相ずれや温度変化による位相ずれの影響を軽減するために、計測を行っている時間帯に応じて、データベース化されたデータ記憶部２０の中から最も近い条件での受信データを読み出すことで、順次更新される。また、リファレンスデータの登録は、日、月、年単位でも、必要に応じて、順次更新される。
【００２１】
一方、受信データ取得部１０は、変位計測を行うため、発信機からの信号の受信を開始する（ステップＳ３０３）。このときの各受信機での受信信号ｒ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・ｍ）は、送信信号をｓ、伝達関数をｈ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）とすると、下式（２）となる。
【００２２】
【数２】
0005687108.tif 000003
【００２３】
次に、環境変化検出部４０は、以降の信号処理を簡単化するために、上式（１）のリファレンスデータｒｒｅｆ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した結果であるＲｒｅｆ（ｉ）と、上式（２）の受信信号ｒ（ｉ）を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した結果であるＲ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）を、それぞれ下式（３）、（４）として算出する（ステップＳ３０４）。
【００２４】
【数３】
0005687108.tif 000004
【００２５】
次に、環境変化検出部４０は、リファレンスデータｒｒｅｆ（ｉ）をＦＦＴした信号Ｒｒｅｆ（ｉ）と、受信信号ｒ（ｉ）をＦＦＴした信号Ｒ（ｉ）との相関係数を、下式（５）により算出する（ステップＳ３０５）。
【００２６】
【数４】
0005687108.tif 000005
【００２７】
次に、環境変化検出部４０は、全ての送受信機間の組合せ（すなわち、本実施の形態１では、１個の発信機１（１）に対するｍ個の受信機２（１）〜２（ｍ）のそれぞれ）に対して、個別に、先のステップＳ３０５で算出した相関係数が、事前に設定した閾値以上であるかを判断する（ステップＳ３０６）。本実施の形態１では、ステップＳ３０２〜ステップＳ３０６の一連の処理を、所定の時間間隔（所定のサンプリング時刻）で順次行うことで、変位計測を行うこととなる。
【００２８】
そして、環境変化検出部４０は、上述した仮定１、２に基づいて、少なくともいすれか１つの受信機における受信データに関する相関係数が、所定の閾値よりも低い結果となった場合には、計測環境に変化が生じたことで受信波形そのものが変化したと判断し、アラームを発生する。
【００２９】
そして、先のステップＳ３０６の判断結果によりアラームが発生していない場合には、変位計測部６０は、先の特許文献１に記載されているような従来技術により、複数の受信機２（１）〜２（ｍ）による受信データから算出された複数の受信機間での受信位相差の変化に基づいて、発信機変位を計測する（ステップＳ３０７）。
【００３０】
一方、先のステップＳ３０６の判断結果によりアラームが発生した場合には、校正処理部５０により、外乱要因による位相変化を補償するための校正処理を行う（ステップＳ３０８）。そこで、この校正処理について、以下に詳細に説明する。
【００３１】
校正処理部５０は、あるサンプリング時刻でのステップＳ３０６による判断結果によりアラームが発生した場合には、そのサンプリング時刻よりも１つ前のサンプリング時刻に受信したデータｒｔ−１（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）と、リファレンスデータとの位相差θｄｉｓｐを算出する。同様に、校正処理部５０は、アラームが発生したサンプリング時刻で受信したデータｒｔ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）と、リファレンスデータとの位相差θｍｅａｎを算出する。
【００３２】
そして、校正処理部５０は、位相差θｍｅａｓから位相差θｄｉｓｐを減算した値であるθｃａｌを下式（６）により求め、位相補正データとする。
【００３３】
【数５】
0005687108.tif 000006
【００３４】
図４は、本発明の実施の形態１における受信データとリファレンスデータとの位相差算出結果の時系列データを示した図である。図４における時刻βは、降雨が発生したことに起因してアラームが発生した際のサンプリング時刻に相当し、時刻αは、時刻βよりも１つ前の降雨が発生していないサンプリング時刻に相当する。
【００３５】
また、図４における位相差Ａ、Ｂ、Ｃは、次の内容を意味する位相差である。
位相差Ａ：リファレンスデータと降雨検知前の受信データとの位相差であり、上述した位相差θｄｉｓｐに相当する。
位相差Ｂ：位相差Ｃから位相差Ａを減算した位相差に相当し、上述した位相補正データθｃａｌに相当する。
位相差Ｃ：リファレンスデータと降雨検知後の受信データとの位相差であり、上述した位相差θｍｅａｎに相当する値である。
【００３６】
従って、アラームが発生した場合には、先の図４、および上式（６）に示したように、アラームが発生する前後で算出された位相差の差分から、位相補正データθｃａｌを得ることができる。そして、その後のサンプリング時刻において、アラームが発生する状態が続く場合には、位相補正データθｃａｌを用いて実際の受信データｒ（ｉ）の位相を校正処理する。その後、先のステップＳ３０７に進む。
【００３７】
そして、ステップＳ３０７において、変位計測部６０は、複数の受信機２（１）〜２（ｍ）による受信データに対して、先のステップＳ３０８による位相の校正処理を施した後の受信データから算出された複数の受信機間での受信位相差の変化に基づいて、発信機変位を計測する。
【００３８】
図５は、本発明の実施の形態１における変位計測部６０が発信機変位を計測するために用いる受信データに関する説明図である。この図５に示すように、環境変化検出部４０による相関係数の閾値判定処理結果により、相関係数が所定の閾値以上であった場合には、受信データｒ（ｉ）をそのまま使用して、変位計測部６０による変位計測を行う。
【００３９】
一方、環境変化検出部４０による相関係数の閾値判定処理結果により、相関係数が所定の閾値よりも小さく、アラームが生成された場合には、そのアラームが継続して発生している間は、校正処理部５０で生成された位相補正データθｃａｌによる位相補正後の受信データを使用して、変位計測部６０による変位計測を行う。
【００４０】
以上のように、実施の形態１によれば、リファレンスデータと受信データとの相関係数が所定の閾値よりも小さい場合には、外乱の影響による位相変化が生じていると判断し、外乱要因の発生前後の位相差算出結果から、位相補正データを算出している。そして、外乱要因の発生が継続していると判断した間は、位相補正データを用いて受信データの位相を校正し、校正後の受信データに基づいて変位計測を行っている。
【００４１】
このような校正処理を施して変位計測を行うことで、計測環境が変化したこと（すなわち、マルチパス環境が変化したこと）に起因する変位の誤検出を抑制し、計測精度の向上を図った変位計測システムを実現できる。
【００４２】
実施の形態２．
先の実施の形態１では、発信機からの送信信号が未知であり、基準とする計測環境の受信信号と、実際に判定を行う受信信号との類似性に着目し、環境変化の検出を行う場合について説明した。これに対して、本実施の形態２では、発信機からの送信信号が既知であり、基準とする計測環境の受信信号を得るための伝達関数と、実際に判定を行う受信信号を得るための伝達関数との類似性に着目し、環境変化の検出を行う場合について説明する。
【００４３】
本実施の形態２における基本的な構成を例示する全体図は、先の実施の形態１における図１の全体図と同じである。また、本実施の形態２における変位計測システムの構成図は、先の実施の形態１における図２の構成図と同じである。ただし、本実施の形態２において、環境変化検出部４０は、伝達関数の類似性に着目して、環境変化の検出を行い、校正処理部５０は、伝達関数に基づいて受信データｒ（ｉ）の校正を行う点が、先の実施の形態１とは異なっている。
【００４４】
図６は、本発明の実施の形態２における変位計測システムの処理の流れを示すフローチャートである。そこで、図１、図２、図６に基づいて、本実施の形態２における変位計測システムの一連処理について、詳細に説明する。
【００４５】
まず始めに、受信データ取得部１０は、システム運用開始前に、ｍ個の受信機２（１）〜２（ｍ）からの基準となるべき受信データを、全ての発信機と受信機の組合せに対して（すなわち、本実施の形態２では、１個の発信機１（１）に対するｍ個の受信機２（１）〜２（ｍ）のそれぞれの組合せに対して）収集する。
【００４６】
より具体的には、受信データ取得部１０は、外乱要因がないシステム導入環境下での種々の受信データ（例えば、春夏秋冬、昼夜等により異なる日射・温度条件下での晴天時の種々の受信データ）を取得し、データ記憶部２０に記憶させ、基準データをあらかじめデータベース化しておく（ステップＳ６０１）。
【００４７】
次に、システム運用開始後、リファレンスデータ抽出部３０は、計測を行っている時期および時間帯に応じた基準となる受信データをデータ記憶部２０から読み出し、リファレンスデータとして登録しておく（ステップＳ６０２）。このときのリファレンスデータｒｒｅｆ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）は、送信信号をｓ、伝達関数をｈｒｅｆ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）とすると、下式（７）となる。
【００４８】
【数６】
0005687108.tif 000007
【００４９】
なお、ステップＳ６０２によるこのようなリファレンスデータの登録は、１日の内の日射の影響による位相ずれや温度変化による位相ずれの影響を軽減するために、計測を行っている時間帯に応じて、データベース化されたデータ記憶部２０の中から最も近い条件での受信データを読み出すことで、順次更新される。また、リファレンスデータの登録は、日、月、年単位でも、必要に応じて、順次更新される。
【００５０】
一方、受信データ取得部１０は、変位計測を行うため、発信機からの信号の受信を開始する（ステップＳ６０３）。このときの各受信機での受信信号ｒ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・ｍ）は、送信信号をｓ、伝達関数をｈ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）とすると、下式（８）となる。
【００５１】
【数７】
0005687108.tif 000008
【００５２】
次に、環境変化検出部４０は、以降の信号処理を簡単化するために、上式（７）のリファレンスデータｒｒｅｆ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した結果であるＲｒｅｆ（ｉ）と、上式（８）の受信信号ｒ（ｉ）を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した結果であるＲ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）を、それぞれ下式（９）、（１０）として算出する（ステップＳ６０４）。
【００５３】
【数８】
0005687108.tif 000009
【００５４】
さらに、本実施の形態２では、送信信号ｓが既知であることを前提としており、高速フーリエ変換した結果であるＳも既知である。従って、上式（９）、（１０）のそれぞれに関し、伝達関数Ｈｒｅｆ（ｉ）およびＨ（ｉ）を求めると、下式（１１）、（１２）を得ることができる（ステップＳ６０５）。
【００５５】
【数９】
0005687108.tif 000010
【００５６】
次に、環境変化検出部４０は、リファレンスデータｒｒｅｆ（ｉ）に関するＦＦＴ後の伝達関数Ｈｒｅｆ（ｉ）と、受信信号ｒ（ｉ）に関するＦＦＴ後の伝達関数Ｈ（ｉ）との相関係数を、下式（１３）により算出する（ステップＳ６０６）。
【００５７】
【数１０】
0005687108.tif 000011
【００５８】
次に、環境変化検出部４０は、全ての送受信機間の組合せ（すなわち、本実施の形態２では、１個の発信機１（１）に対するｍ個の受信機２（１）〜２（ｍ）のそれぞれ）に対して、個別に、先のステップＳ６０６で算出した相関係数が、事前に設定した閾値以上であるかを判断する（ステップＳ６０７）。本実施の形態２では、ステップＳ６０２〜ステップＳ６０７の一連の処理を、所定の時間間隔（所定のサンプリング時刻）で順次行うことで、変位計測を行うこととなる。
【００５９】
そして、環境変化検出部４０は、上述した仮定１、２に基づいて、少なくとも何れか１つの受信機における伝達関数に関する相関係数が、所定の閾値よりも低い結果となった場合には、計測環境に変化が生じたことで受信波形そのものが変化したと判断し、アラームを発生する。
【００６０】
そして、先のステップＳ６０７の判断結果によりアラームが発生していない場合には、変位計測部６０は、先の特許文献１に記載されているような従来技術により、複数の受信機２（１）〜２（ｍ）による受信データから算出された複数の受信機間での受信位相差の変化に基づいて、発信機変位を計測する（ステップＳ６０８）。
【００６１】
一方、先のステップＳ６０７の判断結果によりアラームが発生した場合には、校正処理部５０により、外乱要因による位相変化を補償するための校正処理を行う（ステップＳ６０９）。そこで、この校正処理について、以下に詳細に説明する。
【００６２】
校正処理部５０は、あるサンプリング時刻でのステップＳ６０７による判断結果によりアラームが発生した場合には、そのサンプリング時刻におけるリファレンスの伝達関数Ｈｒｅｆ（ｉ）と受信データの伝達関数Ｈ（ｉ）との差分を計算し、既知である送信信号ｓを乗算した値φ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）を求める。さらに、受信データｒ（ｉ）からφ（ｉ）を減算した値ｒ´（ｉ）を校正後の受信データとして、下式（１４）により求める。
【００６３】
【数１１】
0005687108.tif 000012
【００６４】
その後、先のステップＳ６０８に進む。そして、ステップＳ６０８において、変位計測部６０は、複数の受信機２（１）〜２（ｍ）による受信データに対して、先のステップＳ６０９による校正処理を施した後の受信データから算出された複数の受信機間での受信位相差の変化に基づいて、発信機変位を計測する。なお、アラームが発生してない状態での受信データは、上式（１４）において、φ（ｉ）＝０とした場合に相当する。
【００６５】
このようなステップＳ６０７〜Ｓ６０９の処理をまとめると、次のようになる。先の実施の形態１における図５に示したように、環境変化検出部４０による相関係数の閾値判定処理結果により、伝達関数に関する相関係数が所定の閾値以上であった場合には、受信データｒ（ｉ）をそのまま使用して、変位計測部６０による変位計測を行う。
【００６６】
一方、環境変化検出部４０による相関係数の閾値判定処理結果により、伝達関数に関する相関係数が所定の閾値よりも小さく、アラームが生成された場合には、そのアラームが継続して発生している間は、アラームを最初に検知したサンプリング時刻において、校正処理部５０で生成されたφ（ｉ）を用いた補正後の受信データｒ´（ｉ）を使用して、変位計測部６０による変位計測を行う。
【００６７】
以上のように、実施の形態２によれば、送信信号ｓが既知であることを前提に、リファレンスデータと受信データに関するそれぞれの伝達関数の相関係数が所定の閾値よりも小さい場合には、外乱の影響による位相変化が生じていると判断し、外乱要因の発生時の両伝達関数の差分に対して既知の送信信号を乗算することで得られるφ値を算出している。そして、外乱要因の発生が継続していると判断した間は、φ値を用いて受信データを校正し、校正後の受信データに基づいて変位計測を行っている。
【００６８】
このような校正処理を施して変位計測を行うことで、計測環境が変化したこと（すなわち、マルチパス環境が変化したこと）に起因する変位の誤検出を抑制し、計測精度の向上を図った変位計測システムを実現できる。
【００６９】
実施の形態３．
先の実施の形態１では、１個の発信機とｍ個の受信機で送受信系が構成され、送信信号が未知の場合について説明した。これに対して、本実施の形態３では、ｎ個の発信機とｍ個の受信機で送受信系が構成され、送信信号が未知の場合について説明する。
【００７０】
図７は、本発明の実施の形態３における変位計測システムの基本的な構成を例示する全体図である。図７に示した変位計測システムは、変位を観測したい地点に設置されたｎ台の発信機１（１）〜１（ｎ）と、設置箇所が変位しない場所に設置されたｍ個の受信機２（１）〜２（ｍ）で構成される。本実施の形態３では、発信機１（１）〜１（ｎ）からの送信信号が未知である場合について説明する。
【００７１】
本実施の形態３における変位計測システムの構成図は、先の実施の形態１における図２の構成図と同じである。そして、本実施の形態３においても、先の実施の形態１と同様に、受信データの類似性に着目して、環境変化の検出を行うが、発信機が１台ではなくｎ台で構成されている点が、先の実施の形態１とは異なっている。
【００７２】
図８は、本発明の実施の形態３における変位計測システムの処理の流れを示すフローチャートである。そこで、図２、図７、図８に基づいて、本実施の形態３における変位計測システムの一連処理について、詳細に説明する。
【００７３】
まず始めに、受信データ取得部１０は、システム運用開始前に、ｍ個の受信機２（１）〜２（ｍ）からの基準となるべき受信データを、全ての発信機と受信機の組合せに対して（すなわち、本実施の形態３では、ｎ個の発信機１（１）〜１（ｎ）のそれぞれに対するｍ個の受信機２（１）〜２（ｍ）のそれぞれの組合せに対して）収集する。
【００７４】
より具体的には、受信データ取得部１０は、外乱要因がないシステム導入環境下での種々の受信データ（例えば、春夏秋冬、昼夜等により異なる日射・温度条件下での晴天時の種々の受信データ）を取得し、データ記憶部２０に記憶させ、基準データをあらかじめデータベース化しておく（ステップＳ８０１）。
【００７５】
次に、システム運用開始後、リファレンスデータ抽出部３０は、計測を行っている時期および時間帯に応じた基準となる受信データをデータ記憶部２０から読み出し、リファレンスデータとして登録しておく（ステップＳ８０２）。このときのリファレンスデータｒｒｅｆ（ｉ、ｊ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ、ｊ＝１、２、・・・、ｎ）は、送信信号をｓ（ｊ）（ｊ＝１、２、・・・、ｎ）、伝達関数をｈ（ｉ、ｊ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ、ｊ＝１、２、・・・、ｎ）とすると、下式（１５）となる。
【００７６】
【数１２】
0005687108.tif 000013
【００７７】
なお、ステップＳ８０２によるこのようなリファレンスデータの登録は、１日の内の日射の影響による位相ずれや温度変化による位相ずれの影響を軽減するために、計測を行っている時間帯に応じて、データベース化されたデータ記憶部２０の中から最も近い条件での受信データを読み出すことで、順次更新される。また、リファレンスデータの登録は、日、月、年単位でも、必要に応じて、順次更新される。
【００７８】
一方、受信データ取得部１０は、変位計測を行うため、発信機からの信号の受信を開始する（ステップＳ８０３）。このときの各受信機での受信信号ｒ（ｉ、ｊ）（ｉ＝１、２、・・・ｍ、ｊ＝１、２、・・・、ｎ）は、送信信号をｓ（ｊ）（ｊ＝１、２、・・・、ｎ）、伝達関数をｈ（ｉ、ｊ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ、ｊ＝１、２、・・・、ｎ）とすると、下式（１６）となる。
【００７９】
【数１３】
0005687108.tif 000014
【００８０】
次に、環境変化検出部４０は、以降の信号処理を簡単化するために、上式（１５）のリファレンスデータｒｒｅｆ（ｉ、ｊ）を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した結果であるＲｒｅｆ（ｉ、ｊ）と、上式（１６）の受信信号ｒ（ｉ、ｊ）を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した結果であるＲ（ｉ、ｊ）を、それぞれ下式（１７）、（１８）として算出する（ステップＳ８０４）。
【００８１】
【数１４】
0005687108.tif 000015
【００８２】
次に、環境変化検出部４０は、リファレンスデータｒｒｅｆ（ｉ、ｊ）をＦＦＴした信号Ｒｒｅｆ（ｉ、ｊ）と、受信信号ｒ（ｉ、ｊ）をＦＦＴした信号Ｒ（ｉ、ｊ）との相関係数を、下式（１９）により算出する（ステップＳ８０５）。
【００８３】
【数１５】
0005687108.tif 000016
【００８４】
次に、環境変化検出部４０は、全ての送受信機間の組合せ（すなわち、本実施の形態３では、ｎ個の発信機１（１）〜１（ｎ）のそれぞれに対するｍ個の受信機２（１）〜２（ｍ）のそれぞれ）に対して、個別に、先のステップＳ８０５で算出した相関係数が、事前に設定した閾値以上であるかを判断する（ステップＳ８０６）。本実施の形態３では、ステップＳ８０２〜ステップＳ８０６の一連の処理を、所定の時間間隔（所定のサンプリング時刻）で順次行うことで、変位計測を行うこととなる。
【００８５】
そして、環境変化検出部４０は、上述した仮定１、２に基づいて、少なくとも何れか１つの受信機における受信データに関する相関係数が、所定の閾値よりも低い結果となった場合には、計測環境に変化が生じたことで受信波形そのものが変化したと判断し、アラームを発生する。
【００８６】
そして、先のステップＳ８０６の判断結果によりアラームが発生していない場合には、変位計測部６０は、先の特許文献１に記載されているような従来技術により、複数の受信機２（１）〜２（ｍ）による受信データから算出された複数の受信機間での受信位相差の変化に基づいて、発信機変位を計測する（ステップＳ８０７）。
【００８７】
一方、先のステップＳ８０６の判断結果によりアラームが発生した場合には、校正処理部５０により、外乱要因による位相変化を補償するための校正処理を行う（ステップＳ８０８）。そこで、この校正処理について、以下に詳細に説明する。
【００８８】
校正処理部５０は、あるサンプリング時刻でのステップＳ８０６による判断結果によりアラームが発生した場合には、そのサンプリング時刻よりも１つ前のサンプリング時刻に受信したデータｒｔ−１（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）と、リファレンスデータとの位相差θｄｉｓｐを算出する。同様に、校正処理部５０は、アラームが発生したサンプリング時刻で受信したデータｒｔ（ｉ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）と、リファレンスデータとの位相差θｍｅａｎを算出する。
【００８９】
そして、校正処理部５０は、位相差θｍｅａｓから位相差θｄｉｓｐを減算した値であるθｃａｌを下式（２０）により求め、位相補正データとする。
【００９０】
【数１６】
0005687108.tif 000017
【００９１】
アラームが発生した場合には、先の実施の形態１において詳述した図４、および上式（２０）に示したように、アラームが発生する前後で算出された位相差の差分から、位相補正データθｃａｌを得ることができる。そして、その後のサンプリング時刻において、アラームが発生する状態が続く場合には、位相補正データθｃａｌを用いて実際の受信データｒ（ｉ）の位相を校正処理する。その後、先のステップＳ８０７に進む。
【００９２】
そして、ステップＳ８０７において、変位計測部６０は、複数の受信機２（１）〜２（ｍ）による受信データに対して、先のステップＳ８０８による位相の校正処理を施した後の受信データから算出された複数の受信機間での受信位相差の変化に基づいて、発信機変位を計測する。
【００９３】
このようなステップＳ８０６〜Ｓ８０８の処理をまとめると、次のようになる。先の実施の形態１における図５に示したように、環境変化検出部４０による相関係数の閾値判定処理結果により、相関係数が所定の閾値以上であった場合には、受信データｒ（ｉ、ｊ）をそのまま使用して、変位計測部６０による変位計測を行う。
【００９４】
一方、環境変化検出部４０による相関係数の閾値判定処理結果により、相関係数が所定の閾値よりも小さく、アラームが生成された場合には、そのアラームが継続して発生している間は、校正処理部５０で生成された位相補正データθｃａｌによる位相補正後の受信データを使用して、変位計測部６０による変位計測を行う。
【００９５】
以上のように、実施の形態３によれば、ｎ個の発信機とｍ個の受信機で送受信系が構成される場合においても、先の実施の形態１と同様に、リファレンスデータと受信データとの相関係数が所定の閾値よりも小さい場合には、外乱の影響による位相変化が生じていると判断し、外乱要因の発生前後の位相差算出結果から、位相補正データを算出している。そして、外乱要因の発生が継続していると判断した間は、位相補正データを用いて受信データの位相を校正し、校正後の受信データに基づいて変位計測を行っている。
【００９６】
このような校正処理を施して変位計測を行うことで、計測環境が変化したこと（すなわち、マルチパス環境が変化したこと）に起因する変位の誤検出を抑制し、計測精度の向上を図った変位計測システムを実現できる。
【００９７】
実施の形態４．
先の実施の形態２では、１個の発信機とｍ個の受信機で送受信系が構成され、送信信号が既知の場合について説明した。これに対して、本実施の形態４では、ｎ個の発信機とｍ個の受信機で送受信系が構成され、送信信号が既知の場合について説明する。
【００９８】
本実施の形態４における基本的な構成を例示する全体図は、先の実施の形態３における図７の全体図と同じである。また、本実施の形態４における変位計測システムの構成図は、先の実施の形態１における図２の構成図と同じである。そして、本実施の形態４においても、先の実施の形態２と同様に、伝達関数の類似性に着目して、環境変化の検出を行うが、発信機が１台ではなくｎ台で構成されている点が、先の実施の形態２とは異なっている。
【００９９】
図９は、本発明の実施の形態４における変位計測システムの処理の流れを示すフローチャートである。そこで、図２、図７、図９に基づいて、本実施の形態４における変位計測システムの一連処理について、詳細に説明する。
【０１００】
まず始めに、受信データ取得部１０は、システム運用開始前に、ｍ個の受信機２（１）〜２（ｍ）からの基準となるべき受信データを、全ての発信機と受信機の組合せに対して（すなわち、本実施の形態４では、ｎ個の発信機１（１）〜１（ｎ）のそれぞれに対するｍ個の受信機２（１）〜２（ｍ）のそれぞれの組合せに対して）収集する。
【０１０１】
より具体的には、受信データ取得部１０は、外乱要因がないシステム導入環境下での種々の受信データ（例えば、春夏秋冬、昼夜等により異なる日射・温度条件下での晴天時の種々の受信データ）を取得し、データ記憶部２０に記憶させ、基準データをあらかじめデータベース化しておく（ステップＳ９０１）。
【０１０２】
次に、システム運用開始後、リファレンスデータ抽出部３０は、計測を行っている時期および時間帯に応じた基準となる受信データをデータ記憶部２０から読み出し、リファレンスデータとして登録しておく（ステップＳ９０２）。このときのリファレンスデータｒｒｅｆ（ｉ、ｊ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ、ｊ＝１、２、・・・、ｎ）は、送信信号をｓ（ｊ）（ｊ＝１、２、・・・、ｎ）、伝達関数をｈｒｅｆ（ｉ、ｊ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ、ｊ＝１、２、・・・、ｎ）とすると、下式（２１）となる。
【０１０３】
【数１７】
0005687108.tif 000018
【０１０４】
なお、ステップＳ９０２によるこのようなリファレンスデータの登録は、１日の内の日射の影響による位相ずれや温度変化による位相ずれの影響を軽減するために、計測を行っている時間帯に応じて、データベース化されたデータ記憶部２０の中から最も近い条件での受信データを読み出すことで、順次更新される。また、リファレンスデータの登録は、日、月、年単位でも、必要に応じて、順次更新される。
【０１０５】
一方、受信データ取得部１０は、変位計測を行うため、発信機からの信号の受信を開始する（ステップＳ９０３）。このときの各受信機での受信信号ｒ（ｉ、ｊ）（ｉ＝１、２、・・・ｍ、ｊ＝１、２、・・・、ｎ）は、送信信号をｓ（ｊ）（ｊ＝１、２、・・・、ｎ）、伝達関数をｈ（ｉ、ｊ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ、ｊ＝１、２、・・・、ｎ）とすると、下式（２２）となる。
【０１０６】
【数１８】
0005687108.tif 000019
【０１０７】
次に、環境変化検出部４０は、以降の信号処理を簡単化するために、上式（２１）のリファレンスデータｒｒｅｆ（ｉ、ｊ）を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した結果であるＲｒｅｆ（ｉ、ｊ）と、上式（２２）の受信信号ｒ（ｉ、ｊ）を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）した結果であるＲ（ｉ、ｊ）を、それぞれ下式（２３）、（２４）として算出する（ステップＳ９０４）。
【０１０８】
【数１９】
0005687108.tif 000020
【０１０９】
さらに、本実施の形態４では、送信信号ｓ（ｊ）が既知であることを前提としており、高速フーリエ変換した結果であるＳ（ｊ）も既知である。従って、上式（２３）、（２４）のそれぞれに関し、伝達関数Ｈｒｅｆ（ｉ、ｊ）およびＨ（ｉ、ｊ）を求めると、下式（２５）、（２６）を得ることができる（ステップＳ９０５）。
【０１１０】
【数２０】
0005687108.tif 000021
【０１１１】
次に、環境変化検出部４０は、リファレンスデータｒｒｅｆ（ｉ、ｊ）に関するＦＦＴ後の伝達関数Ｈｒｅｆ（ｉ、ｊ）と、受信信号ｒ（ｉ、ｊ）に関するＦＦＴ後の伝達関数Ｈ（ｉ、ｊ）との相関係数を、下式（２７）により算出する（ステップＳ９０６）。
【０１１２】
【数２１】
0005687108.tif 000022
【０１１３】
次に、環境変化検出部４０は、全ての送受信機間の組合せ（すなわち、本実施の形態４では、ｎ個の発信機１（１）〜１（ｎ）のそれぞれに対するｍ個の受信機２（１）〜２（ｍ）のそれぞれ）に対して、個別に、先のステップＳ９０６で算出した相関係数が、事前に設定した閾値以上であるかを判断する（ステップＳ９０７）。本実施の形態４では、ステップＳ９０２〜ステップＳ９０７の一連の処理を、所定の時間間隔（所定のサンプリング時刻）で順次行うことで、変位計測を行うこととなる。
【０１１４】
そして、環境変化検出部４０は、上述した仮定１、２に基づいて、少なくともいすれか１つの受信機における伝達関数に関する相関係数が、所定の閾値よりも低い結果となった場合には、計測環境に変化が生じたことで受信波形そのものが変化したと判断し、アラームを発生する。
【０１１５】
そして、先のステップＳ９０７の判断結果によりアラームが発生していない場合には、変位計測部６０は、先の特許文献１に記載されているような従来技術により、複数の受信機２（１）〜２（ｍ）による受信データから算出された複数の受信機間での受信位相差の変化に基づいて、発信機変位を計測する（ステップＳ９０８）。
【０１１６】
一方、先のステップＳ９０７の判断結果によりアラームが発生した場合には、校正処理部５０により、外乱要因による位相変化を補償するための校正処理を行う（ステップＳ９０９）。そこで、この校正処理について、以下に詳細に説明する。
【０１１７】
校正処理部５０は、あるサンプリング時刻でのステップＳ９０７による判断結果によりアラームが発生した場合には、そのサンプリング時刻におけるリファレンスの伝達関数Ｈｒｅｆ（ｉ、ｊ）と受信データの伝達関数Ｈ（ｉ、ｊ）との差分を計算し、既知である送信信号ｓ（ｊ）を乗算した値φ（ｉ、ｊ）（ｉ＝１、２、・・・、ｍ、ｊ＝１、２、・・・、ｍｎを求める。さらに、受信データｒ（ｉ、ｊ）からφ（ｉ、ｊ）を減算した値ｒ´（ｉ、ｊ）を校正後の受信データとして、下式（２８）により求める。
【０１１８】
【数２２】
0005687108.tif 000023
【０１１９】
その後、先のステップＳ９０８に進む。そして、ステップＳ９０８において、変位計測部６０は、複数の受信機２（１）〜２（ｍ）による受信データｒ（ｉ、ｊ）に対して、先のステップＳ９０９による校正処理を施した後の受信データから算出された複数の受信機間での受信位相差の変化に基づいて、発信機変位を計測する。なお、アラームが発生してない状態での受信データは、上式（２８）において、φ（ｉ、ｊ）＝０とした場合に相当する。
【０１２０】
このようなステップＳ９０７〜Ｓ９０９の処理をまとめると、次のようになる。先の実施の形態１における図５に示したように、環境変化検出部４０による相関係数の閾値判定処理結果により、伝達関数に関する相関係数が所定の閾値以上であった場合には、受信データｒ（ｉ、ｊ）をそのまま使用して、変位計測部６０による変位計測を行う。
【０１２１】
一方、環境変化検出部４０による相関係数の閾値判定処理結果により、伝達関数に関する相関係数が所定の閾値よりも小さく、アラームが生成された場合には、そのアラームが継続して発生している間は、アラームを最初に検知したサンプリング時刻で、校正処理部５０で生成されたφ（ｉ、ｊ）を用いた補正後の受信データｒ´（ｉ、ｊ）を使用して、変位計測部６０による変位計測を行う。
【０１２２】
以上のように、実施の形態４によれば、ｎ個の発信機とｍ個の受信機で送受信系が構成される場合においても、先の実施の形態２と同様に、送信信号ｓ（ｉ、ｊ）が既知であることを前提に、リファレンスデータと受信データに関するそれぞれの伝達関数の相関係数が所定の閾値よりも小さい場合には、外乱の影響による位相変化が生じていると判断し、外乱要因の発生時の両伝達関数の差分に対して送信信号を乗算することで得られるφ値を算出している。そして、外乱要因の発生が継続していると判断した間は、φ値を用いて受信データを校正し、校正後の受信データに基づいて変位計測を行っている。
【０１２３】
このような校正処理を施して変位計測を行うことで、計測環境が変化したこと（すなわち、マルチパス環境が変化したこと）に起因する変位の誤検出を抑制し、計測精度の向上を図った変位計測システムを実現できる。
【０１２４】
なお、上述した実施の形態１〜４では、相関演算を行う基準データに関し、リファレンスデータ抽出部によりリファレンスデータを抽出した後にＦＦＴ処理を行う場合について説明した。しかしながら、基準データに関しては、ＦＦＴ処理後のデータをリファレンスデータとして抽出することも可能である。
【０１２５】
また、データ記憶部２０には、システム運用開始前に、種々の条件下で基準データをあらかじめ記憶させておく場合について説明した。しかしながら、システム運用開始後に、基準データの追加、更新をすることも可能である。
【０１２６】
実施の形態５．
先の実施の形態３では、ｎ個の発信機とｍ個の受信機で送受信系が構成され、受信信号との相関係数算出に用いるリファレンスデータは、外乱要因がないシステム導入環境下での種々の受信データをデータベース化してあらかじめ登録しておき、それらの中から、計測を行っている時期および時間帯に応じて適切なデータを選択する場合について説明した。これに対して、本実施の形態５では、送信信号が未知の場合において、リファレンスデータとして、受信信号と計測時間が近く、かつ、晴天時に取得したデータを選択する場合について説明する。
【０１２７】
図１０は、本発明の実施の形態５における変位計測システムの基本的な構成を例示する全体図である。図１０に示した変位計測システムは、変位を観測したい地点に設置されたｎ台の発信機１（１）〜１（ｎ）と、発信機１付近の変位が発生しない固定点に設置されたｐ台の基準発信機３（１）〜３（ｐ）と、設置箇所が変位しない場所に設置されたｍ個の受信機２（１）〜２（ｍ）で構成される。先の実施の形態３における図７と比較すると、本実施の形態５における図１０の構成は、ｐ台の基準発信機３（１）〜３（ｐ）をさらに備えている点が異なっている。
【０１２８】
次に、本実施の形態５における変位計測システムの動作について説明する。本実施の形態５では、外乱要因として、例えば、降雨が発生したことを検出し、それによる位相ずれを補償する動作について、具体的に説明する。
【０１２９】
図１１は、本発明の実施の形態５における変位計測システムの構成図である。本実施の形態５における変位計測システムは、第２の受信データ取得部１１、リファレンスデータ候補記憶部２１、リファレンスデータ選択部３１、第２の環境変化検出部４１、校正処理部５０、変位計測部６０、およびパラメータ設定部７０を備えて構成されている。
【０１３０】
先の実施の形態１〜４における図２の構成と比較すると、本実施の形態５における図１１の構成は、受信データ取得部１０、データ記憶部２０、リファレンスデータ抽出部３０、環境変化検出部４０の代わりに、それぞれ第２の受信データ取得部１１、リファレンスデータ候補記憶部２１、リファレンスデータ選択部３１、第２の環境変化検出部４１を備えているとともに、パラメータ設定部７０をさらに備えている点が異なっている。そこで、これらの相違点を中心に、本実施の形態５における変位計測システムの一連動作について、フローチャートを用いて説明する。
【０１３１】
図１２は、本発明の実施の形態５における変位計測システムの処理の流れを示すフローチャートである。そこで、図１０、図１１、図１２に基づいて、本実施の形態５における変位計測システムの一連処理について、詳細に説明する。
【０１３２】
まず始めに、パラメータ設定部７０は、システム運用開始前に、以下のパラメータの設定を行う（ステップＳ１２０１）。
・リファレンス効果時間ＴＴＬ１＝ＴＴＬ＿ｄｅｆａｕｌｔ１
・リファレンス効果時間ＴＴＬ２＝ＴＴＬ＿ｄｅｆａｕｌｔ２
・フィルタ係数Ｍ１、Ｍ２、Ｎ（ただし、ＴＴＬ＿ｄｅｆａｕｌｔ２≫ＴＴＬ＿ｄｅｆａｕｌｔ１≧Ｍ２＋１とする。）
・環境変化検出閾値Ｔｈｒｅ１
・環境変化検出閾値Ｔｈｒｅ２
【０１３３】
ここで、環境変化検出閾値としては、システム運用開始前の晴天時に取得した複数データ間での複数の相関係数に対する平均値をμ、標準偏差をσとした場合に、一例として、以下のような数式で設定される。
Ｔｈｒｅ１＝μ＋Ｋ１σ
Ｔｈｒｅ２＝μ＋Ｋ２σ
【０１３４】
次に、パラメータ設定部７０は、システム運用開始前の晴天時に取得した、リファレンス効果時間ＴＴＬ１に対応するリファレンスデータｒ＿ｒｅｆ１＝Ｒ（ｔ１）、およびリファレンス効果時間ＴＴＬ２に対応するリファレンスデータｒ＿ｒｅｆ２＝Ｒ（ｔ２）を設定する（ステップＳ１２０２）。ただし、初期設定時は、ｔ１＝ｔ２＝１とする。
【０１３５】
次に、第２の受信データ取得部１１は、変位を観測したい位置に設置したｎ個の発信機１（１）〜１（ｎ）からの信号と、さらに、固定点に設置し、位置が動かないｐ個の基準発信機３（１）〜３（ｐ）からの信号のそれぞれを、ｍ個の受信機２（１）〜２（ｍ）のそれぞれの組合せに対して収集する（ステップＳ１２０３）。
【０１３６】
このときの基準発信機３（１）〜３（ｐ）からの観測信号は、ｍ個の受信機とｐ個の基準発信機との組合せとして、ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ）とする（ただし、ｔは各受信時系列を表す）。
【０１３７】
次に、このステップＳ１２０３において、リファレンスデータ候補記憶部２１は、第２の受信データ取得部１１で取得した基準発信機からの観測信号ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ）を、最新の取得サンプルから過去ｔｒｅｆ１およびｔｒｅｆ２サンプル分前まで、リファレンスデータ候補として保持する。ここで、ｔｒｅｆ１およびｔｒｅｆ２は、それぞれ下式で表される。
ｔｒｅｆ１＝Ｍ２、Ｍ２＋１、・・・、Ｍ２＋ＴＴＬ＿ｄｅｆａｕｌｔ１−１
ｔｒｅｆ２＝Ｍ２、Ｍ２＋１、・・・、Ｍ２＋ＴＴＬ＿ｄｅｆａｕｌｔ２−１
【０１３８】
また、リファレンスデータ候補には、それぞれのリファレンスデータ候補取得時におけるリファレンスデータとの相関係数ＣＯＲＲ１（ｔ−ｔｒｅｆ１）およびＣＯＲＲ２（ｔ−ｔｒｅｆ１）も同時に保持する。
【０１３９】
次に、リファレンスデータ選択部３１は、最適なリファレンスデータを選択し、第２の環境変化検出部４１へ登録する（ステップＳ１２０４）。具体的には、現在使用しているリファレンスデータｒ＿ｒｅｆ１に対するリファレンス効果時間ＴＴＬ１を確認する。
【０１４０】
ＴＴＬ１が１より大きければ、ｒ＿ｒｅｆ１を引き続きリファレンスデータとして、第２の環境変化検出部４１へ登録する。一方、ＴＴＬ１が０であれば、条件１として、リファレンスデータ候補ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ−ｔｒｅｆ１）（ただし、ｔｒｅｆ１＝Ｍ２、Ｍ２＋１、・・・、Ｍ２＋ＴＴＬ＿ｄｅｆａｕｌｔ１−１）取得時のそれぞれの相関係数ＣＯＲＲ１（ｔ−ｔｒｅｆ１）≧Ｔｈｒｅ１となるリファレンスデータ候補ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ−ｔｒｅｆ１）が存在するか否かを確認する。
【０１４１】
そして、この条件１を満たすリファレンスデータ候補ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ−ｔｒｅｆ１）が存在する場合には、条件１を満たすリファレンスデータ候補ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ−ｔｒｅｆ１）の中で、対応する相関係数ＣＯＲＲ１（ｔ−ｔｒｅｆ１）が最大値となる場合のリファレンスデータ候補ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ−ｔｒｅｆ１）を新たな最適なリファレンスデータｒ＿ｒｅｆ１＝ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ−ｔｒｅｆ１）として選択し、リファレンス効果時間ＴＴＬ１＝ＴＴＬ＿ｄｅｆａｕｌｔ１に更新設定する。
【０１４２】
一方、条件１を満たすリファレンスデータ候補ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ−ｔｒｅｆ１）が存在しない場合には、現在使用しているリファレンスデータｒ＿ｒｅｆ１を引き続き設定する。
【０１４３】
次に、第２の環境変化検出部４１は、第２の受信データ取得部１１から得た基準発信機からの観測信号ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ）およびリファレンスデータ選択部３１から得たリファレンスデータｒ＿ｒｅｆ１のそれぞれを高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、その絶対値を取った結果であるＲｂａｓｉｓ（ｍ，ｐ，ｔ）およびＲ＿ｒｅｆ１を算出する（ステップＳ１２０５）。
【０１４４】
次に、第２の環境変化検出部４１は、Ｒｂａｓｉｓ（ｍ，ｐ，ｔ）およびＲ＿ｒｅｆ１との相関係数ＣＯＲＲ１（ｔ）を算出する（ステップＳ１２０６）。
【０１４５】
さらに、第２の環境変化検出部４１は、リファレンス効果時間ＴＴＬ１を確認し、ＴＴＬ１≧１であれば、ＴＴＬ１＝ＴＴＬ１−１に更新する（ステップＳ１２０７）。
【０１４６】
次に、ＴＴＬ２に対応するリファレンスデータｒ＿ｒｅｆ２についても、先のステップＳ１２０４と同様の方法で、リファレンスデータ選択部３１は、最適なリファレンスデータｒ＿ｒｅｆ２を選択し、第２の環境変化検出部４１へ登録する（ステップＳ１２０８）。具体的には、現在使用しているリファレンスデータｒ＿ｒｅｆ２に対するリファレンス効果時間ＴＴＬ２を確認する。
【０１４７】
ＴＴＬ２が１より大きければ、ｒ＿ｒｅｆ２を引き続きリファレンスデータとして、第２の環境変化検出部４１へ登録する。一方、ＴＴＬ２が０であれば、条件２として、リファレンスデータ候補ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ−ｔｒｅｆ２）（ただし、ｔｒｅｆ２＝Ｍ２、Ｍ２＋１、・・・、Ｍ２＋ＴＴＬ＿ｄｅｆａｕｌｔ２−１）取得時のそれぞれの相関係数ＣＯＲＲ２（ｔ−ｔｒｅｆ２）≧Ｔｈｒｅ２となるリファレンスデータ候補ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ−ｔｒｅｆ２）が存在するか否かを確認する。
【０１４８】
そして、この条件２を満たすリファレンスデータ候補ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ−ｔｒｅｆ２）が存在する場合には、条件２を満たすリファレンスデータ候補ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ−ｔｒｅｆ２）の中で、対応する相関係数ＣＯＲＲ２（ｔ−ｔｒｅｆ２）が最大値となる場合のリファレンスデータ候補ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ−ｔｒｅｆ２）を新たな最適なリファレンスデータｒ＿ｒｅｆ２＝ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ−ｔｒｅｆ２）として選択し、リファレンス効果時間ＴＴＬ２＝ＴＴＬ＿ｄｅｆａｕｌｔ２に更新設定する。
【０１４９】
一方、条件２を満たすリファレンスデータ候補ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ−ｔｒｅｆ２）が存在しない場合には、現在使用しているリファレンスデータｒ＿ｒｅｆ２を引き続き設定する。
【０１５０】
次に、第２の環境変化検出部４１は、ステップＳ１２０５と同様、第２の受信データ取得部１１から得た基準発信機からの観測信号ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ）およびリファレンスデータ選択部３１から得たリファレンスデータｒ＿ｒｅｆ２を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）し、その絶対値を取った結果であるＲｂａｓｉｓ（ｍ，ｐ，ｔ）およびＲ＿ｒｅｆ２を算出する（ステップＳ１２０９）。
【０１５１】
次に、第２の環境変化検出部４１は、ステップＳ１２０６と同様、Ｒｂａｓｉｓ（ｍ，ｐ，ｔ）およびＲ＿ｒｅｆ２との相関係数ＣＯＲＲ２（ｔ）を算出する（ステップＳ１２１０）。
【０１５２】
さらに、第２の環境変化検出部４１は、ステップＳ１２０７と同様、リファレンス効果時間ＴＴＬ２を確認し、ＴＴＬ２≧１であれば、ＴＴＬ２＝ＴＴＬ２−１に更新する（ステップＳ１２１１）。
【０１５３】
ここまでで得た相関係数ＣＯＲＲ１（ｔ）およびＣＯＲＲ２（ｔ）、また、ＳＴＡＴＵＳ判定を行おうとしているサンプルｔに対して時間的にＭ１個前までのサンプルについても同様に求めた相関係数ＣＯＲＲ１（ｔ−ｍ１）およびＣＯＲＲ２（ｔ−ｍ１）（ここで、ｍ１＝１、・・・、Ｍ１）、さらに、ＳＴＡＴＵＳ判定を行おうとしているサンプルｔに対して時間的にＭ２個後ろまでのサンプルについても同様に求めた相関係数ＣＯＲＲ１（ｔ＋ｍ２）およびＣＯＲＲ２（ｔ＋ｍ２）（ここで、ｍ２＝１、・・・、Ｍ２）を用いて、基準発信機からの観測信号ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ）取得時の計測環境の状態（本実施の形態５では、計測環境変化として降雨発生を仮定している）を検出し、ＳＴＡＴＵＳ判定を行う（ステップＳ１２１２）。
【０１５４】
具体的には、
ＣＯＲＲ１（ｔ）≧Ｔｈｒｅ１
ＣＯＲＲ１（ｔ−ｍ１）≧Ｔｈｒｅ１
ＣＯＲＲ１（ｔ＋ｍ２）≧Ｔｈｒｅ１
の３式を満たすＣＯＲＲ１の数Ｐ１がＮ個以上、かつ、
ＣＯＲＲ２（ｔ）≧Ｔｈｒｅ２
ＣＯＲＲ２（ｔ−ｍ１）≧Ｔｈｒｅ２
ＣＯＲＲ２（ｔ＋ｍ２）≧Ｔｈｒｅ２
の３式を満たすＣＯＲＲ２の数Ｐ２がＮ個以上の場合には、観測信号ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ）取得時は晴天であった（環境変化の検出なし）とする。
【０１５５】
また、
ＣＯＲＲ１（ｔ）≧Ｔｈｒｅ１
ＣＯＲＲ１(ｔ−ｍ１)≧Ｔｈｒｅ１
ＣＯＲＲ１（ｔ＋ｍ２）≧Ｔｈｒｅ１
の３式を満たすＣＯＲＲ１の数Ｐ１がＮ個以上、かつ、
ＣＯＲＲ２（ｔ）≧Ｔｈｒｅ２
ＣＯＲＲ２（ｔ−ｍ１）≧Ｔｈｒｅ２
ＣＯＲＲ２（ｔ＋ｍ２）≧Ｔｈｒｅ２
の３式を満たすＣＯＲＲ２の数Ｐ２がＮ個未満の場合には、観測信号ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ）取得時は、降雨状態であった（環境変化の検出あり）とする。
【０１５６】
ここで、ＴＴＬ＿ｄｅｆａｕｌｔ１を短く設定し、ＴＴＬ＿ｄｅｆａｕｌｔ２を長く設定することで、ＴＴＬ＿ｄｅｆａｕｌｔ１に対しては、短期的な環境変化を検出し、ＴＴＬ＿ｄｅｆａｕｌｔ２に対しては、長期的な環境変化を検出させることが可能となる。
【０１５７】
従って、このように設定した際には、短期的にリファレンスデータを変更した場合には変化を検出しづらいが、１つのリファレンスデータに対して長期的に相関係数を算出することで、例えば、緩やかに降雨状態に移行するような小雨状態の検出が可能となる。
【０１５８】
また、
ＣＯＲＲ１（ｔ）≧Ｔｈｒｅ１
ＣＯＲＲ１（ｔ−ｍ１）≧Ｔｈｒｅ１
ＣＯＲＲ１（ｔ＋ｍ２）≧Ｔｈｒｅ１
の３式を満たすＣＯＲＲ１の数Ｐ１がＮ個未満、かつ、
ＣＯＲＲ２（ｔ）≧Ｔｈｒｅ２
ＣＯＲＲ２（ｔ−ｍ１）≧Ｔｈｒｅ２
ＣＯＲＲ２（ｔ＋ｍ２）≧Ｔｈｒｅ２
の３式を満たすＣＯＲＲ２の数Ｐ２がＮ個以上の場合には、観測信号ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ）取得時は、降雨状態であった（環境変化の検出あり）とする。
【０１５９】
また、
ＣＯＲＲ１（ｔ）≧Ｔｈｒｅ１
ＣＯＲＲ１（ｔ−ｍ１）≧Ｔｈｒｅ１
ＣＯＲＲ１（ｔ＋ｍ２）≧Ｔｈｒｅ１
の３式を満たすＣＯＲＲ１の数Ｐ１がＮ個未満、かつ、
ＣＯＲＲ２（ｔ）≧Ｔｈｒｅ２
ＣＯＲＲ２（ｔ−ｍ１）≧Ｔｈｒｅ２
ＣＯＲＲ２（ｔ＋ｍ２）≧Ｔｈｒｅ２
の３式を満たすＣＯＲＲ２の数Ｐ２がＮ個未満の場合には、観測信号ｒｂａｓｉｓ（ｍ、ｐ、ｔ）取得時は、降雨状態であった（環境変化の検出あり）とする。
【０１６０】
次に、第２の環境変化検出部４１は、全ての基準発信機と受信機間（すなわち、ｐ個の基準発信機３（１）〜３（ｐ）のそれぞれに対するｍ個の受信機２（１）〜２（ｍ）のそれぞれ）の組み合わせｐｍ通りに対して、上述した処理を実施し、ｐｍ／Ｋ個以上（ただし、Ｋは任意に設定）の組合せで環境変化を検出した場合には、最終的なシステムとして、環境変化を検出したと判断する。
【０１６１】
第２の環境変化検出部４１は、システムとしての環境変化を検出したと判断した場合には、アラームを発生させ、さらに、校正処理部５０で受信信号の校正を行う（ステップＳ１２１３）。具体的には、校正処理部５０は、先の実施の形態３で記載した校正処理部５０と同様の動作により、環境変化が発生した場合の受信位相変化を校正し、その後、ステップＳ１２１４へ進む。
【０１６２】
一方、第２の環境変化検出部４１は、システムとしての環境変化を検出しないと判断した場合、あるいは、環境変化を検出しても校正処理が必要ないと判断した場合には、ただちに、ステップＳ１２１４へと進む。
【０１６３】
そして、ステップＳ１２１４において、変位計測部６０は、発信機１（１）〜１（ｎ）の変位計測を行う。具体的には、変位計測部６０は、先の特許文献１に記載されているような従来技術により、複数の受信機２（１）〜２（ｍ）による受信データから算出された複数の受信機間での受信位相差の変化に基づいて、発信機変位を計測する。
【０１６４】
このような校正処理を施して変位計測を行うことで、計測環境が変化したこと（すなわち、マルチパス環境が変化したこと）に起因する変位の誤検出を抑制し、計測精度の向上を図った変位計測システムを実現できる。
【０１６５】
以上のように、実施の形態５によれば、発信機付近の変位が発生しない固定点に設置した１台以上の基準発信機を有することで、リファレンスデータとして、受信信号と計測時間が近く、かつ、晴天時に取得したデータを選択することを可能としている。この結果、晴天時に取得したデータに基づいた校正処理を施して変位計測を行うことができ、計測環境が変化したことに起因する変位の誤検出を抑制し、計測精度の向上を図ることができる。
【０１６６】
なお、上述した実施の形態５において、基準発信機３（１）〜３（ｐ）が設置できない場合には、発信機１（１）〜１（ｎ）の信号を用いて、実施の形態５と同様の手順で環境変化検出を行うことができる。
【符号の説明】
【０１６７】
１（１）〜１（ｎ）  発信機、２（１）〜２（ｍ）  受信機、基準発信機  ３（１）〜３（ｐ）、１０  受信データ取得部、１１  第２の受信データ取得部、２０  データ記憶部、２１  リファレンスデータ候補記憶部、３０  リファレンスデータ抽出部、３１  リファレンスデータ選択部、４０  環境変化検出部、４１  第２の環境変化検出部、５０  校正処理部、６０  変位計測部、７０  パラメータ設定部。
【図１】
0005687108.tif 000024
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005687108.tif 000030
【図８】
0005687108.tif 000031
【図９】
0005687108.tif 000032
【図１０】
0005687108.tif 000033
【図１１】
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【図１２】
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